用于管理组合有至少一个供电电池并且由热力发动机驱动的交流发电机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于管理机动车辆的方法，该机动车辆装配有连接到该车辆的一个交流发电机和一个电力网络上的一个第一电池，该交流发电机是可驱动的以便在一个严格为正的低交流发电机电压(Valt_basse)下、或在一个严格高于该低交流发电机电压的高交流发电机电压(Valt_haute)下工作，其中该方法包括估计该第一电池在假如处于由该高交流发电机电压(Valt_haute)供电的时刻可以吸收的潜在再充电电流的强度(I(SOC))。该方法进一步包括对应于该交流发电机的当前旋转速度(ω)和实际送入该网络中的所消耗电流强度(Ires)估计出一个第一交流发电机产率(Rend1)、对应于该交流发电机的当前旋转速度和该电池的潜在再充电电流的强度(I(SOC))与所消耗电流强度(Ires)之和(I(SOC)+Ires)估计出一个第二交流发电机产率(Rend2)，并且在该第一产率与该第二产率之差高于一个第一阈值(Δ)的条件下执行一个高交流发电机电压。
【专利说明】用于管理组合有至少一个供电电池并且由热力发动机驱动的交流发电机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于带有由热力发动机产生的推进作用或热电混合推进作用的机动车辆的电力供应系统，并且值得注意地涉及包括若干不同类型电池的电力供应系统。
【背景技术】
[0002]确切而言，并列使用不同类型的电池可能是所希望的，以便例如从一个铅电池为冷启动供能的良好能力并且从高比能量以及就锂离子型电池的充电和放电循环而言的更高耐久性中获益。
[0003]因此专利申请US 2011001352描述了一种系统，其中存在两种类型的电池，这两种电池的无负载电压和内电阻被选择成使得，对于恒定的交流发电机电压而言，它优选为放电并且接着重新充电的锂电池，因此该铅电池经历更小数目的充电和放电循环。
[0004]于是该铅电池的使用优选地保留给车辆的启动阶段。
[0005]为了使得有可能获得这样的构型，锂电池的最大无负载电压必须保持相对接近于铅电池的最大无负载电压。锂电池的最大能量容量因此受此限制。
[0006]这样的系统使得有可能提高铅电池的寿命、但使得必然限制所使用的这些锂电池的性能。此外，该交流发电机的恒定电压必须选择为足够高而使得铅电池和锂电池能够同时被再充电，这引起了与仅装配有铅电池的系统相比对燃料的过度消耗。
[0007]专利申请WO 01/52382使得有可能根据车辆的一个电池或一组电池的电量状态并且还根据车辆行驶类型而将交流发电机开启或使之失活。以此方式在电池已经被充分充电的时段过程中或者在发动机输出并非非常有利的时段过程中避免了燃料的过度消耗。
[0008]申请EP 1454786中描述了具有两个电池的一种混合动力车辆，其中仅当车辆的热力发动机在高输出区域内运行时才允许对该车辆的高电压电池充电。
【发明内容】
[0009]本 申请人:提出了用于包括两个电池的车辆的一种电力供应系统，这种系统使得有可能不仅提高铅电池的寿命、而且还降低车辆的平均燃料消耗。对于此目的，所提出的系统包括一个可控交流发电机，该可控交流发电机能够输送一个低交流发电机电压并且还能够输送一个高交流发电机电压，该低交流发电机电压被选择成用于保持这些电池中的旨在为启动该车辆时提供所必需能量的一个电池是被充电的，该高交流发电机电压被选择成使得有可能同时地对该车辆的车载网络供电并且将另一个电池再充电到在以该低交流发电机电压运行的时段过程中允许这个第二电池对该网络供电的一个电量水平上。这个交流发电机优选地在车辆再生制动阶段的过程中被控制在该高交流发电机电压下。在没有再生制动的长程行驶时段过程中，例如在高速公路上的长程行驶过程中，专用于对车载网络供电的这个电池因此将逐渐放电。本发明的目的之一是提出一种用于管理交流发电机的方法，该方法避免了使对车载网络供电的电池过度放电，同时限制了车辆的总体燃料消耗。[0010]对于此目的，用于包括能够推进车辆的热力发动机的车辆的一种电力供应系统包括:
[0011]-具有至少一个耗电构件的一个网络，
[0012]-连接至该网络上的一个第一蓄电电池，
[0013]-一个可控交流发电机，该可控交流发电机连接至该网络上、由该发动机驱动并且能够以一个设定点电压向该网络输送电力，该设定点电压可控制为至少一个严格为正的低交流发电机电压、和一个严格高于该低交流发电机电压的高交流发电机电压，
[0014]-一个电流计，该电流计使得有可能测量由该电力网络所消耗的瞬时强度，
[0015]-一个第一电池电量状态估计器，该估计器使得有可能估计该电池如果处于以该高交流发电机电压被供电的瞬间时将能够吸收的潜在再充电电流强度，其特征在于，该系统还包括:
[0016]-一个交流发电机旋转速度测量计，
[0017]-一个电子控制单元，该电子控制单元链接该测量计、该电量状态估计器、以及该电流计，并且链接至含有随该交流发电机速度和由该交流发电机输出的强度而变的交流发电机产率的一个图谱，该电子控制单元被配置成:对应于该交流发电机的当前旋转速度和从该网络中引出的并且实际消耗的电流强度估计出一个第一交流发电机产率、对应于该交流发电机的当前旋转速度和该电池的潜在再充电电流与所消耗的电流的强度之和估计出一个第二交流发电机产率、并且在该第二产率与该第一产率之差高于一个第一阈值的情况下执行该高交流发电机电压。该第一阈值可以定义为一个绝对值或一个相对值。例如，在该第二产率比该第一产率高出了一个预定值的一个百分比、该百分比可以例如是在5%与30%之间选择的，例如作为绝对值是接近10%的情况下，就可以执行该第二设定点电压。电流计应理解为一个传感器或链接到一个或多个传感器上的估计装置，该估计装置使得有可能确定在电路中流动的电流强度。根据一个优选实施例，该低交流发电机电压是在车辆的再生制动阶段中默认在交流发电机上执行的工作电压。
[0018]根据一个有利的实施例，该电子控制单兀被配置成在该第二产率与该第一产率之差再次变得低于一个低于或等于该第一阈值的第二阈值的条件下停止执行一个高交流发电机电压。
[0019]根据一个可以与前一个实施例进行组合的实施例，该电子控制单元被配置成在该电池的电量状态变得高于一个第三阈值或者在该潜在再充电电流变得低于一个第四阈值的条件下执行一个低交流发电机电压。
[0020]该电子控制单元可以链接到一个发动机产率估计器上、并且被配置成仅在该发动机产率与该第二产率的乘积高于一个第五阈值的条件下才执行该高交流发电机电压。例如，该发动机产率可以从将该发动机的运行点{发动机转矩、发电机的旋转速度}与发动机产率相关联的一个图谱中获得。
[0021 ] 优选地，该系统包括一个第二蓄电电池，该第二蓄电电池连接到该交流发电机上并且能够对一个能够将该车辆的发动机发动的启动机供电，该第二电池具有的一个第二最大无负载电压，该第二最大无负载电压是低于该第一电池的第一最大无负载电压的并且是低于该低交流发电机电压的。
[0022]根据一个有利实施例，该系统包括一个行驶监测单元，该行驶监测单元链接到该交流发电机上、能够检测该车辆的多种不同行驶类型、并且被配置成在该车辆的包括再生制动阶段的至少某些行驶阶段的过程中执行该高交流发电机电压并且在比这些第一行驶阶段消耗更多燃料的其他行驶阶段过程中执行该低交流发电机电压，除非该电子控制单元执行该高交流发电机电压。该行驶监测单元值得注意地可以被配置成在车辆处于再生制动阶段中时执行一个高交流发电机电压、并且在车辆处于发动机加速阶段中或处于高速公路类型的行驶模式中时执行该低交流发电机电压。根据这些变体实施例，有可能将该电子控制单元配置成使得，只有在车辆的行驶速度已经稳定高于一个第六阈值一段时间的情况下或者在该车辆的行驶模式已经持续一个高于第七阈值的时间段保持相同的情况下，该电子控制单元才执行该高交流发电机电压。
[0023]根据一个特定实施例，该系统还包括能够改变该交流发电机的旋转速度与发动机的旋转速度之间的传动比的一个调节器。该行驶监测单元于是可以链接到该调节器上并且可以被配置成在检测到城市型行驶的条件下执行至少一个第一传动比、并且在检测到高速公路型行驶的条件下执行至少一个低于前一个的第二传动比。术语传动比在此是指交流发电机的旋转速度除以发动机的旋转速度的商。
[0024]根据另一个具体实施例，该系统包括一个调节器，该调节器能够改变交流发电机的旋转速度与发动机的旋转速度之间的传动比，该电子控制单元链接至该调节器上并且被配置成对应于该交流发电机的当前速度计算出一个第一产率和一个第二产率、并且对应于一个不同于该当前比率的传动比计算出一个第一产率和一个第二产率。该电子控制单元于是被配置成使得，在对于这两个传动比中的至少一个而言的该第二产率与第一产率之差高于该第一阈值的情况下，该控制单元执行这一传动比，从而使得有可能获得最高的第二产率。
[0025]根据另一个方面，提出了一种用于管理机动车辆的方法。该车辆装配有连接到该车辆的一个交流发电机和一个电力网络上的一个第一电池，该交流发电机是可控制的以便在一个严格为正的低交流发电机电压下、或至少在一个严格高于该低交流发电机电压的高交流发电机电压下工作。估计出了该第一电池在以该高交流发电机电压下被供电的瞬间的条件下将能够吸收的潜在再充电电流的强度。对应于该交流发电机的当前旋转速度和从该网络中引出的并且实际消耗的电流强度估算出了一个第一交流发电机产率。对应于该交流发电机的当前旋转速度和该电池的潜在再充电电流与所消耗的电流的强度之和估算出了一个第二交流发电机产率，并且在该第二产率与第一产率之差高于一个第一阈值的条件下执行一个高交流发电机电压。
[0026]根据一个优选实施例，改变该交流发电机的旋转速度与驱动该交流发电机的发动机的旋转速度之间的传动比，以便在该发动机旋转速度的至少一个范围上增大该第二产率
与第一产率之差。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]通过阅读仅借助非限制性实例并且参照附图所给出的以下说明，本发明的其他的目的、特征以及优点将会清楚，在这些附图中:
[0028]-图1是根据本发明的一个供电系统的示意性表示，
[0029]-图2是一个简图，表示出了在图1的供电系统的运行中涉及的不同电压的相对水平，
[0030]-图3是一个简图，展示了根据本发明的供电系统的一个交流发电机和一个电池的不同电流水平，
[0031]-图4是用于实施本发明的一个图谱的实例，
[0032]-图5是根据本发明的供电系统的一种控制算法的实例。
【具体实施方式】
[0033]如图1中所示,一种用于车辆的电力供应系统I包括一个电力网络2、一个交流发电机3、一个第一电池7 (例如锂离子型电池)、一个第二电池4 (例如铅电池)以及一个电子控制单元10。该第一电池7配备有一个开关11以允许其与网络2断开连接。该交流发电机3能够将从一个链接至热力发动机(未展示)的轴中提取的机械能转化为电能而在电力网络2上传送。该供电系统还包括一个电流计12、一个测量计13和一个电量状态估计器14，该电流计插入网络2中并且与这些耗电元件6串联连接，从而能够测量在每个瞬间由这些耗电元件吸收的总电流，该测量计能够估计交流发电机3的瞬时旋转速度ω (例如通过直接测量该交流发电机的旋转速度、或通过测量驱动该交流发电机的发动机的旋转速度并且由此推导出该交流发电机的旋转速度)，该估计器链接到第一电池7上并且能够估计该第一电池的电量状态(SOC)。该电量状态可以用不同的方法来估计，这些方法特别地包括借助于这种{电池端子间电压，电池输出或吸收的电流}对的图谱。该估计器还可以测量这种{电池端子间电压，电池输出或吸收的电流}对，或者在施加了已知的交流发电机电压时仅测量电池7的电流。该估计器于是可以输送一个无量纲的、表征电池电量状态的量，这个量在零(对于完全放电的电池)与1(对于完全充电的电池)之间变化，或者输送该电池对于这个具体电量状态所能够吸收的强度的值I (SOC)。在第一种情况下，用于本发明的估计器可以链接至一个第二图谱，该第二图谱允许随着电量状态SOC的变化来读出强度I(SOC)。取决于这些变体实施例，该电池的电量状态SOC可以计算为进入电池的电流(包括离开的电流，计数为负)除以电池为新时能够储存的总电量、或者除以该电池在其当前老化状态下能够储存的电量之后得到的一个整数。
[0034]潜在再充电电流的强度I(SOC)就是该电池在处于由该高交流发电机电压供电的瞬间时将能够吸收的电流。因此，所使用的图谱(未展示)取决于所选择的高交流发电机电压。然而，有可能使用在另一个交流发电机电压(优选地接近于该高交流发电机电压)下建立的一个产率图谱作为默认情况。例如，如果该低交流发电机电压是在13V的等级上并且该高交流发电机电压是在15V的等级上，则有可能使用针对该低交流发电机电压所建立的图谱。然而，在该高交流发电机电压下建立的一个图谱将是更加相关的。
[0035]该电子控制单元10链接至电流计12、交流发电机速度的测量计13、以及第一电池的电量状态估计器14。电子控制单元10还链接至一个产率图谱15从而使得有可能作为针对在该高交流发电机电压下运行的交流发电机3所建立的{ω，Ι} = {交流发电机速度，交流发电机提取的电流}对的函数来读取该交流发电机的产率。取决于这些变体实施例，该电子控制单元10还可以链接至驱动该交流发电机3的这个发动机(发动机未展示出)的一个监测单元16上。例如，监测单元16可以是能够检测当车辆由该单一发动机推进时该车辆的不同行驶模式、和/或能够例如使用一个将发动机的运行点(转矩，旋转速度)与其产率相关联的图谱来计算该发动机的瞬时产率。
[0036]在电力网络2上安排了多个耗电元件6，例如空调设备、照明装置和加热装置。交流发电机3连接至第一电池7的端子上。第二电池4与第一电池7并联连接。例如，这些耗电元件6并联连接在网络2上。网络2包括在车辆底盘上的一个接地极5。网络2还向能够将车辆的热力发动机发动的一个启动机(未展示出)供电，以便引发第一次燃烧循环。
[0037]根据这些变体实施例，第一电池7可以链接到一个与电池7串联连接的DC/DC变压器8上，这样使得第一电池7的端子间的电压可以高于网络2的最大电压。
[0038]在第一电池7与DC/DC型变压器8相关联的这些不同实施例中，能量产生装置(例如太阳能电池板9)可以连接至第一电池7的端子上，这允许这些太阳能电池板9所输送的最大电压高于网络2的最大电压。该电子控制单元链接至交流发电机3上，它能够向该交流发电机施加一个可变的设定点电压以及值得注意地两个单独的设定点值，即表示为Valt_basse的第一值和高于该第一值且表不为Valt_haute的第二值。
[0039]电子控制单元10还链接到开关11上，这个开关可以是机械-电磁型、或电子型，例如处于晶体管的形式。通过断开这个开关11，电子控制单元10可以将第一电池7与该网络断开连接并且避免这个第一电池7的意外放电。
[0040]该第二电池，特别是当该第二电池为铅电池时，可以优选地在启动该车辆的热力发动机的时刻使用，以向一个启动机供电。一旦车辆处于“泊车”模式中，电子控制单元10使用开关11来将第一电池7 (例如，一个锂电池，并且更准确地说是锂离子型电池)断开连接。以此方式避免了电池7的放电。接着第一电池7保持与该网络断开连接，直至已经执行了车辆发动机的下一次启动。
[0041]铅电池尤其具有优异的冷启动能力，并且因此在启动该车辆的热力发动机的时刻使用的是第二铅电池4。
[0042]锂电池在循环方面具有更好的耐久性，并且因此用来在车辆行驶过程中对车辆的车载网络供电的是这个第一电池。网络电压，即在第二电池4的端子间的可测量电压，除了交流发电机3以外是由这三个元件一第二电池4和第一电池7、在适当时组合有一个在其两个端子间具有最高电压的DC/DC变压器来施加的。
[0043]每个元件的“端子”是这个元件与网络2的两个连接点。
[0044]在该系统包括一个DC/DC变压器8的情况下，如结合图1所描述的，“该组件的端子间的电压”[第一电池7、DC/DC变压器8]是这个组件与网络2的两个连接点之间的电压。
[0045]当交流发电机3没有开启时，例如在启动该车辆的时刻，并且当第一电池7借助于开关11而断开连接时，在网络2上施加电压的是该第二电池4。
[0046]当车辆正在行驶并且交流发电机3运行时，选择将交流发电机3的设定点电压控制为高于第二电池4的最大无负载电压。以此方式，供应该电路2的电力的不是该第二电池4。根据交流发电机3的电压是高于还是低于第一电池7的电压，将由交流发电机3、或第一电池7、或二者同时地供应该网络2的电力。
[0047]在本发明的背景下，一个第一电池7被选择成其最大无负载电压足够地高于该第二电池4的最大无负载电压而使得可以交替地执行两种运行模式。
[0048]在第一运行模式下，该交流发电机电压被固定为一个低值“Valt_basse”,该低值高于第二电池的最大无负载电压“V0max_batt2”，其本身低于该网络所能容忍的最大电压“Vmax_r6seau”。这个交流发电机电压“Valt_basse”小于第一电池7的最大无负载电压“VOmax_battl”。
[0049]在第二运行模式下，该交流发电机电压等于一个交流发电机电压高值“Valt_haute”，这个值高于该低交流发电机电压而同时保持低于该网络所能容忍的最大电压。
[0050]以此方式，当交流发电机3被调节成输送该低交流发电机电压并且该第一电池7被充分充电而使其电压高于该低交流发电机电压时，向网络2供应电力的是第一电池7。在这个运行模式下，当第一电池7的操作电压下降至该低交流发电机电压的水平时，网络2的一部分电力是由第一电池7供应的，并且一部分电力是由交流发电机3供应的。
[0051]当电子控制单元10执行其中施加了该高交流发电机电压的第二运行模式时，如果第一电池的无负载电压低于该高交流发电机电压，则由交流发电机向该网络供应电力并且同时供应允许对第一电池7再充电的能量。
[0052]如果除交流发电机3外没有提供任何措施来对第一电池7进行再充电，第一电池7可以因此在施加该高交流发电机电压的阶段过程中再充电，并且可以在电子控制单元10执行该低交流发电机电压的阶段过程中、在其电压仍然高于该低交流发电机电压时向该网
络供应能量。
[0053]优选地执行的是一个刚好高于第二电池的最大无负载电压的低交流发电机电压，这样使得在执行该低交流发电机电压的阶段过程中，该交流发电机从由热力发动机驱动的发动机轴中提取尽可能少的机械能。因此该交流发电机仅导致有限的燃料过度消耗，同时确保了第二电池仍以其最大水平被恒定地充电。
[0054]在该第一运行模式中，当第一电池7被充分充电时(即,在其电压高于该低交流发电机电压)时，向网络2供应电力的是该第一电池7。
[0055]这些以对第一电池7进行再充电为目的的、执行该高交流发电机电压的阶段优选地是具有低燃料成本的行驶阶段，例如再生减速阶段。再生减速阶段是其间车辆处于允许使用发动机制动、并且使得有可能使用发动机轴的部分机械能来使交流发电机转动的一种减速模式中的这些阶段。例如，将车辆踏板处的设定点与一种发动机减速阶段相对应就足以做到这点。
[0056]车辆制动的部分动能于是用于对第一电池7进行再充电。在制动阶段过程中接收的这种能量于是使得有可能节约燃料，这是通过限制在与该第一运行模式相对应的行驶阶段的过程中所执行的交流发电机电压来实现的。
[0057]图2展示了先前在对电力供应系统I的描述中所提到的这些不同电压值的相对定位的实例。图2中表示出的这些不同水平线展示了第二电池4的最小无负载电压，即V0mini_batt2 ;第二电池4的最大无负载电压，即V0max_batt2 ;第一电池7的最小无负载电压V0mini_battl ;第一电池的最大无负载电压V0max_battl ;低交流发电机电压Valt_basse ;高交流发电机电压Valt_haute ;以及网络2能够无损支持的最大电压Vmax_reseaUo
[0058]典型地，如果以铅电池作为第二电池4并且以从对于推进电动或混合动力车辆已经用过的锂离子电池的回收品得到的一个锂离子型电池作为第一电池来运行时，第二铅电池的最小无负载电压V0mini_batt2是在12伏特的等级上、并且基本上对应于第一锂电池的最小无负载电压V0mini_battl、或者略微更低。[0059]第二铅电池的最大无负载电压￥0!^13&?2是在12.8伏特的等级上，并且为了刚好高于这个最大无负载电压而执行的该低交流发电机电压Valt_basse是在13.2伏特的等级上。
[0060]第一锂电池的最大无负载电压V0max_battl可以在16.8伏特的等级上，并且该高交流发电机电压Valt_haute可以在15伏特的等级上以便保持低于该网络所接受的最大值Vmax_r6seau,这个最大值本身是在16伏特的等级上。
[0061]有可能想象使用其他类型的电池作为第一和第二电池，并且第一电池的最大电压不必高于该网络的最大电压。该低交流发电机电压优选地必须高于第二电池的最大无负载电压。可能能够想象以下实施例，其中该低交流发电机电压略微高于第二电池的最大无负载电压，但这将在第二电池上无用地执行充电和放电循环而同时减小了该第二电池的寿命O
[0062]第一电池的最大电压将必须高于第二电池的最大无负载电压，以便能够在这两个电池的这两个最大无负 载电压之间限定一个低交流发电机电压值。
[0063]该高交流发电机电压可以等于、或甚至高于第一电池的最大无负载电压，例如如果第一电池的最大电压低于该网络所容忍的最大电压的话。
[0064]第一电池的最小无负载电压必须低于该高交流发电机电压以便允许在以该高交流发电机电压运行的阶段过程中对该第一电池7进行至少部分的充电。
[0065]除了在交流发电机以其高电压值旋转的阶段之外，也可以通过额外的电力产生装置(如太阳能电池板9)对第一电池7进行再充电。在第一电池的最大无负载电压低于该网络所容忍的最大电压的情况下、或者在该系统包括能够将第一电池输送的电压降低到低于该网络所容忍的最大电压的电压的一个DC/DC变压器的情况下，还有可能想象在该车辆外部的网络上、例如在一个泊车区域内对第一电池7进行再充电。
[0066]第一电池7的最大无负载电压，即V0max_battl，可以低于或高于该网络2所容忍的最大电压。如果第一电池的最大无负载电压高于该网络所接受的最大电压Vmax_r6seau,则在一个第一变体实施例中，第一电池7仅是在其操作范围的一部分上使用的，即例如是在该低交流发电机电压与该高交流发电机电压之间使用的。
[0067]在一个第二操作变体中，第一电池7可以在更宽的范围上使用，例如如果该系统配备有能够降低第一电池7所输送的电压从而将其带到低于或等于该网络所容忍的最大电压的一个值上的一个DC/DC变压器8的话，就例如可以是在该低交流发电机电压与第一电池7所接受的最大无负载电压之间使用的。
[0068]在此情况下，例如有可能想象在车辆停车时从该车辆外部的一个网络将该第一电池7充电到其最大无负载电压。这个能量储备接着在车辆行驶过程中被使用，在该车辆处于再生减速中时以一个高交流发电机电压来完成对该电池进行部分再充电。
[0069]如果该DC/DC变压器是双向的，甚至有可能想象通过相对于再生减速阶段过程中的高交流发电机电压提高第一电池7的端子间电压来将第一电池充电到其最大无负载电压。
[0070]出于安全性考虑，为了避免第二电池4的甚至部分放电，该低交流发电机电压被选择成略微高于第二电池4的最大无负载电压。
[0071]第一电池7的最小无负载电压优选地小于该低交流发电机电压，从而使得当车辆处于由电池控制单元10执行该低交流发电机电压的行驶模式中时，在第一电池的电压开始下降时由交流发电机供应的能量自动地用于补充该第一电池7所供应的能量。以此方式，防止了第一电池7的电压下降到最小容忍电压V0mini_battl。
[0072]可能能够想象以下变体实施例，其中第一电池的最小无负载电压高于该低交流发电机电压，但对于这样的变体而言该电子控制单元10必须在第一电池7的电压下降至其最小值以前执行高交流发电机电压。在所有最小情况下，第一电池7的最小无负载电压都必须低于该高交流发电机电压。
[0073]该低交流发电机电压优选地低于第一电池7的最大无负载电压。它作为一个较高值是尽可能地接近于第二电池的最大无负载电压，同时保持了一个分离余量以便确保被调节在低交流发电机电压下的交流发电机保持高于这个最小值V0max_batt2。
[0074]有利的是使用其最大无负载电压V0max_battl高于该网络2的最大电压Vmax_reseau的一个第一电池7,这使得有可能在选择该低交流发电机电压和该高交流发电机电压的值时能够在第二电池的最大无负载电压V0max_batt2与该网络所接受的最大电压Vmax_reseau之间所包括的整个电压范围上进行选择。
[0075]具体而言，当存在具有在15至16伏特的等级上的最大可接受电压的车辆网络2时、并且当使用铅电池作为第二电池4、该铅电池的最大无负载电压在12.8伏特左右并且使用锂离子电池作为第一电池7(例如在对于推进电动车辆已经用过之后的、经重新调理的锂离子电池)时,存在这种构型。例如,这样的经重新调理的电池具有在16.8伏特的等级上的最大无负载电压以及在12伏特附近的可接受最小无负载电压。
[0076]除了在车辆减速阶段过程中切换至高交流发电机电压之外，可以限定在电子控制单元10中实施的其他策略以避免在再生减速阶段并不足够频繁和/或足够长的情况下第一电池7的过度放电。
[0077]于是有可能选择执行一种在该低交流发电机电压与该高交流发电机电压之间的中间交流发电机电压，即严格高于该低交流发电机电压并且低于或等于该高交流发电机电压。因此可以在有时间上遥远的下次减速的某些行驶阶段过程中执行一次或多次中间电压。这些行驶阶段可以包括高速公路型行驶模式。也可以针对预编程到该电子控制单元中的多个行驶模式执行一个或多个中间电压，因为针对这些行驶模式而言发动机的运行点对应于与其他运行模式相比更低的燃料消耗。
[0078]本发明提出了一种用于在某些行驶模式过程中对交流发电机进行管理以便释放一个中间交流发电机电压或一个高交流发电机电压、并且以便对第一电池进行再充电、同时限制如此引起的燃料过度消耗的方法。为了简化说明，在剩余的解释中考虑的是如此执行的电压是该高交流发电机电压。
[0079]图3示出了两个图表17和18。图表17展示了在三个时间区间21、22、23上由该交流发电机输送的电流强度值。图表18展示了在同样这些时间区间21、22、23上由第一电池7接收的电流强度。
[0080]在此作为连续时间区间展示的这些时间区间21、22、23可以是相互独立的时间区间，在时间上以不同于所展示次序的次序一个接着一个。在时间区间21的过程中，交流发电机3被控制在该低交流发电机电压上。因此它不供应电流，网络2的电流是由第一电池7供应的，在所展示的实例中具有等于12A的强度值“a”。[0081]因此在时间区间21的过程中第一电池7向该网络供应强度为“a”的电流，而交流发电机3供应强度为零的电流、或者换言之它不向该网络供应电流。
[0082]在时间区间23的过程中，设想的是第一电池7是放完电的、并且本身不能向该网络提供电力。为了补救该第一电池的这种状态而不产生燃料的过度消耗，断开开关11，并且交流发电机3向该网络2供应电流强度“a”，而不向该电池供应电流。
[0083]如果在之前的车辆行驶类型过程中这些高交流发电机电压的阶段不是足够多的就可以提起这个操作模式直至这些再生制动类型阶段使得该第一电池以较低成本再充电之时。
[0084]在时间区间22的过程中，交流发电机3以该高交流发电机电压运行并且开关11被闭合，这样使得交流发电机3在向该网络供应强度为“a”的电流的同时向第一电池供应强度为“b”的电流。因此第一电池7接收强度为“b”的电流，并且该交流发电机输送强度为a+b的电流，在此强度是等于112A。
[0085]在所展示的实例中，该网络所吸收的电流强度a是在12安培的等级上，并且该电池在再充电过程中对应于一个部分放电的电池能够吸收的电流强度是在100安培的等级上。
[0086]因此时间区间21代表了在一旦第一电池被充分充电之后即可使用的运行模式。时间区间22和23代表了交流发电机被驱动在该高交流发电机电压上的两种运行模式。在时间区间22上，交流发电机供应足够的电流来同时向该电池和该网络供电，这随后使得有可能返回到在时间区间21中描述的运行模式。在时间区间23上，交流发电机被驱动在其高交流发电机电压上以便向该网络供应恰好所需的电流，从而限制在此瞬间的燃料过度消耗。
[0087]然而，这个运行模式要求一个随后对该电池进行再充电的阶段，这个阶段可以在即将到来的再生制动阶段过程中发生或者将能够在任意时刻被触发。然而，随着行驶模式和该网络的瞬时燃料消耗的变化，在此触发时引起的燃料过度消耗可能或多或少是高的。
[0088]本发明提出的是，根据选择的是对于时间区间22所展示的运行模式还是对于时间区间23所展示的运行模式来比较这些当前行驶条件的交流发电机产率。这种比较是使用一个如图4中展示的产率图谱15来完成的。如果与对应于时间区间22的运行模式相对应的产率是比与时间区间23的运行模式相对应的差率更有利的话，则做出选择来触发该高交流发电机电压。
[0089]图4展示了交流发电机3的产率的图谱。图谱15关联了旋转速度(在此单位为转每分钟，表不在X轴上)、交流发电机输出的电流输出(单位为安培，表不在y轴上)以及不同类型的阴影区所指示的交流发电机产率。交流发电机产率例如可以用该交流发电机输出的瞬时电功率或供应至该交流发电机的机械功率的这种商来定义。与这些不同类型的阴影区相对应的图例指示了在与这种特定类型阴影区相对应的等产率区域中该交流发电机的最小产率。因此，形成该图谱左侧上的圆形区域的该密集阴影区的最大产率区域31界定了位于80%与85%之间的产率范围。在该简图右下部分的最小产率范围32对应于位于35%与40%之间的一个产率范围。
[0090]在图谱15上可以观察到，该交流发电机的产率对于基本上在15与80安培之间的强度并且对于位于1800转/分钟与略微高于3000转/分钟之间的旋转速度较高，在80%至85%的等级上。
[0091]从移动离开这个最佳区域，这些产率就减小进入一个基本上同心的区域中。如果将对应于在高速公路行驶过程中该交流发电机的旋转速度(即在6000转/分钟的等级上)并且对应于电流强度“a”(为图3中展示的该网络的运行强度)的一个点A映射到这个图谱15上，则获得一个位于60 %至65 %的产率范围内的点A。
[0092]如果将对应于相同的6000转/分钟交流发电机旋转速度的并且对应于为在图3的瞬间22的运行模式中该交流发电机输出的电流(即，在112安培的等级上)的一个电流的一个点B映射到这个图谱15上，则获得一个位于70%与75%之间的产率区域内的点B。
[0093]换言之，在时间区间22的运行模式中，以与在时间区间23的过程中该交流发电机的运行模式相比高出了 10%增量(绝对值)的交流发电机产率获得了用于向网络2供应功率以及同时对电池7进行再充电的电力。
[0094]如果想象的是该车辆的目前行驶模式会继续，则因此可以决定将能量规律地储存在第一电池中，即使该车辆不是处于再生制动阶段中也是如此、而不是产生该电力网络刚好必须的电力。
[0095]例如，如果该电力网络消耗的能量更高而使得点A移动到一个更高产率区域中、或者如果该电池被充电更多而减小了交流发电机可以输出的总电流并由此降低了点B(有可能直到它被移动到一个更低产率区域中)，则产率增益可能是不够有利的。
[0096]图5展示了该电子控制单元10的一种运行算法，这种运行算法使得有可能在某些高速公路行驶阶段过程中执行一个高交流发电机电压，其中交流发电机产率增益似乎是足够有利的。
[0097]在步骤24中，电子控制单元10执行一个测试以判断出该车辆是处于高速公路行驶模式中还是处于通过默认执行低交流发电机电压的另一种行驶模式中。
[0098]如果情况并非如此，则控制单元10基于步骤30来实施一个针对这另一种行驶模式适配的策略。如果测试24表明该车辆是处于高速公路行驶模式中，则控制单元10在步骤25中执行一个测试以判断出电池7的电量状态SOC是否低于一个值S0Cmax。
[0099]如果情况并非如此，则控制单元10在步骤29中执行一个低交流发电机电压并且再次执行该测试24。如果在测试25中电量状态SOC低于指定的阈值，在一个计算步骤26中该控制单元10使用了由测量计13输送的交流发电机旋转速度值ω、(由电量状态估计器14传送的)该电池7能够吸收的电流强度I (SOC)、以及(由测量计12传送的)由网络2有效消耗的电流强度值Iras。
[0100]该电子控制单元使用这些值来确定两个产率值Rendi和Rend2 =Rendi对应于在假设该交流发电机对于其当前旋转速度而言仅输送该网络需要的强度的情况下的交流发电机产率，并且Rend2对应于如果该交流发电机输送对于向该网络供电所必须的强度以及电池7能够吸收的强度二者则应具有的产率。
[0101]在步骤27中，电子控制单元10接着将这两个值进行比较以便确定第二产率与第一产率之差是否高于一个增量Λ。这个增量Λ可以在例如绝对值10%的等级上。有可能想象限定更大或更小的产率增量，例如从7%的产率增量到20%的产率增量。
[0102]还有可能想象将产率增量量化为相对于Rendi或相对于Rend2的一个相对值。
[0103]如果产率增量高于阈值Λ，则该电子控制单元在步骤28的过程中执行一个高交流发电机电压、然后再次执行估计电池电量状态的测试25。取决于测试25的结果，该电子控制单元10于是返回至测试步骤24或再次执行步骤26和27。
[0104]如果测试27的结果为否，即如果这些产率之差低于或等于阈值Λ，则电子控制单元10在步骤29中执行一个低交流发电机电压并且再次执行测试24以判断出该车辆是否仍处于高速公路行驶模式中。
[0105] 因此，在高速公路行驶模式的过程中，测试24每次表明当前行驶条件和电池的当前电量状态是与产生为该网络供电刚好所必须的能量相比、产生高安培的电力更为有利，电子控制单元10就执行一次高交流发电机电压。
[0106]本发明的主题不限于所描述的这些示例性实施例并且关于系统I的各个元件的安排、在电子控制单元10中安装的运行算法和/或对电池类型或其他类型的蓄电器的选择方面可以同等地具有许多不同的变体。
[0107]在第一电池7的端子间施加的这种低电压和高电压可以是通过将该交流发电机所输送的电压调制成两个不同水平、或通过使用一个DC/DC变压器来提高第一电池的端子间的电压来获得的。这种高电压也可以是通过提高交流发电机端子间的设定点电压和通过使用该DC/DC变压器将这个电压变换成第一电池端子间的一个甚至更高电压二者来获得的。然而，本发明的优点之一在于，它可以在不安装任何DC/DC变压器的情况下实施，这使得有可能限制本发明的实施成本。
[0108]该运行算法(其一个实例在图5中给出)仅是一种简化的算法，允许有大量的变体。相对于一个阈值测试电池7电量状态的这个步骤是任选的，因为高电量状态还引起产率增益Λ的减小。这种算法仅是使得有可能考虑车辆的这些多种不同行驶模式并且例如有可能在再生制动阶段过程中这些高交流发电机电压的一种更复杂算法的一部分。在同一行驶模式过程中监测该交流发电机时可以提起多种另外的测试，例如相对于这个具体行驶模式的检测开始点的一个时滞，对构成该第一电池的多个不同子电池进行测试与平衡的阶段、和/或对第一电池的最小临界电量状态的测试。
[0109]术语第一和第二电池所表示的蓄电器可以是电化学类型的蓄电电池，例如第二铅电池和第一锂离子型电池。还可以想象对于第一电池使用非锂离子电池的其他类型锂电池、其他电化学型电池或一个或多个超级电容器。
[0110]本发明可以用于一种用于向由热力发动机驱动的车辆供应电力的系统。它还可以用于一种用于向具有混合热电推进系的车辆、在由热力发动机推进的阶段过程中供应电力的系统。在后一种情况下，例如有可能使用锂电池作为第二电池，以用于车辆的启动和用于对该车辆的偶尔驱动，并且使用超级电容型第一电池来在减速阶段过程中蓄积能量。
[0111]图5中描述的管理模式使得有可能在包括这些可供用于交流发电机的能量不非“无成本”的行驶阶段过程中通过限制由再充电引起的燃料过度消耗的方式来对第一电池进行再充电。因此有可能不仅是在高速公路行驶过程中、而且还针对其他类型的行驶或该第一电池的电量状态的读数使用交流发电机产率图谱来随着产率增益△变化而执行该高交流发电机电压。因此图5中的术语“高速公路行驶”仅是一个实例。以相同方式，图5中指示的高交流发电机电压可以是一个中间交流发电机电压。于是该产率图谱必须等效于针对这个中间交流发电机电压所制作的图谱。
[0112]还有可能动态地修改该交流发电机产率图谱，这是通过在交流发电机与驱动它的发动机(也是推进车辆的发动机)之间插入一个能够改变交流发电机的旋转速度与发动机的旋转速度的传动比的调节器实现的。因此有可能要么是通过系统地针对发动机的某些旋转速度使交流发电机的旋转速度偏移、要么是根据由该电子控制单元所执行的若干产率增益模拟来使交流发电机的旋转速度偏移来提高产率增益Λ。当然也可设想其他对传动比进行调制的策略。例如如果第一电池能够启动该车辆的话，图5的控制模式就可以独立于第二电池的存在而使用。
[0113]根据本发明的系统使得有可能降低车辆的总体燃料消耗、延长第二电池的寿命、并且在使用经再调理的锂电池作为第一电池的情况下降低成本和该系统的生态足迹。
【权利要求】
1.用于包括能够推进车辆的热力发动机的一种车辆的电力供应系统(1)，该电力供应系统包括: -具有至少一个耗电构件(6)的一个网络(2)， -连接至该网络(2)上的一个第一蓄电电池(7)， -一个可控交流发电机(3)，该可控交流发电机连接至该网络(2)上、由该发动机驱动并且能够以一个设定点电压向该网络(2)输送电力，该设定点电压可控制为至少一个严格为正的低交流发电机电压(Valt_basse)、和一个严格高于该低交流发电机电压的高交流发电机电压(Valt_haute), -一个电流计(12)，该电流计使得有可能测量由该电力网络(2)所消耗的瞬时强度(Ires)， -一个第一电池(7)电量状态估计器(14)，该估计器使得有可能估计该第一电池如果处于以该高交流发电机电压(Valt_haute)被供电的瞬间时将能够吸收的潜在再充电电流强度(I (SOC))，其特征在于，该系统还包括: -一个交流发电机⑶旋转速度测量计(13)， -一个电子控制单元(10)，该 电子控制单元链接该测量计(13)、该电量状态估计器(14)、以及该电流计(12)，并且链接至含有随该交流发电机速度和由该交流发电机输出的强度而变的交流发电机产率的一个图谱(15)，该电子控制单元(10)被配置成:对应于该交流发电机的当前旋转速度(ω)和从该网络(2)中引出的并且实际消耗的电流强度(Ims)估计出一个第一交流发电机产率(Rendi)、对应于该交流发电机的当前旋转速度和该电池的潜在再充电电流(I(SOC))与所消耗的电流(Ims)的强度之和(I(S0C)+I_)估计出一个第二交流发电机产率(Rend2)、并且在该第二产率与该第一产率之差高于一个第一阈值(Δ)的条件下执行该高交流发电机电压(Valt_haute)。
2.如权利要求1所述的系统，其中该电子控制单元(10)被配置成在该第二产率与该第一产率之差再次变得低于一个低于或等于该第一阈值的第二阈值的条件下停止执行一个高交流发电机电压(Valt_haute)。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中该电子控制单元(10)被配置成在该第一电池(7)的电量状态变得高于一个第三阈值或者该潜在再充电电流(I(SOC))变得低于一个第四阈值的条件下执行一个低交流发电机电压(Valt_basse)。
4.如以上权利要求中任一项所述的系统，其中该电子控制单元(10)链接到一个发动机产率估计器(16)上、并且被配置成仅在该发动机产率与该第二产率的乘积高于一个第五阈值的条件下才执行该高交流发电机电压(Valt_haute)。
5.如以上权利要求中任一项所述的系统，还包括一个第二蓄电电池(4)，该第二蓄电电池连接到该交流发电机上并且能够对一个能够将该车辆的发动机发动的启动机供电，该第二电池(4)具有一个第二最大无负载电压(V0max_Batt2),该第二最大无负载电压是低于该第一电池的第一最大无负载电压(V0max_Battl)的并且是低于该低交流发电机电压(Valt_basse)的。
6.如权利要求5所述的系统，包括一个行驶监测单元(16)，该行驶监测单元链接到该交流发电机上、能够检测该车辆的多种不同行驶类型、并且被配置成在该车辆的包括再生制动阶段的至少某些行驶阶段的过程中执行该高交流发电机电压(Valt_haute)并且在比这些第一行驶阶段消耗更多燃料的其他行驶阶段过程中执行该低交流发电机电压(Valt_basse)，除非该电子控制单元执行该高交流发电机电压。
7.如前一项权利要求所述的系统，还包括能够改变该交流发电机的旋转速度与该发动机的旋转速度之间的传动比的一个调节器，该行驶监测单元(16)链接到该调节器上并且被配置成在检测到城市型行驶的条件下执行至少一个第一传动比、并且在检测到高速公路型行驶的条件下施加至少一个低于前一个的第二传动比。
8.如权利要求1至6中任一项所述的系统，包括能够改变该交流发电机的旋转速度与该发动机的旋转速度之间的传动比的一个调节器，该电子控制单元(10)链接至该调节器并且被配置成对应于该交流发电机的当前速度计算出一个第一产率和一个第二产率、并且对应于一个不同于该当前比率的传动比计算出一个第一产率和一个第二产率，并且被配置成使得，在对于这两个传动比中的至少一个而言的该第二产率与该第一产率之差高于该第一阈值的情况下，该控制单元执行这一传动比，从而使得有可能获得最高的第二产率。
9.一种用于管理机动车辆的方法，该机动车辆装配有连接到该车辆的一个交流发电机 (3)和一个电力网络(2)上的一个第一电池(7)，该交流发电机是可控制的以便在一个严格为正的低交流发电机电压(Valt_basse)下、或至少在一个严格高于该低交流发电机电压的高交流发电机电压(Valt_haute)下工作,其中估计出了该第一电池(7)在以该高交流发电机电压(Valt_haute)被供电的瞬间时的条件下将能够吸收的潜在再充电电流的强度(I (SOC))，对应于该交流发电机(3)的当前旋转速度(ω)和在该网络中输出的并且有效消耗的电流强度(Ims)估计出了一个第一交流发电机产率(Rendi)，对应于该交流发电机的当前旋转速度和该电池的潜在再充电电流(I(SOC))与所消耗的电流(Ims)的强度之和(I (SOC)+Ims)估计出了一个第二交流发电机产率(Rend2),并且在该第二产率与该第一产率之差高于一个第一阈值(Λ)的情况下执行一个高交流发电机电压。
10.如权利要求9所述的管理方法，其中改变该交流发电机的旋转速度与驱动该交流发电机的发动机的旋转速度之间的传动比，以便在该发动机旋转速度的至少一个范围上增大该第二产率与该第一产率之差。
【文档编号】B60R16/033GK103974850SQ201280059630
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年12月6日
【发明者】G·圣-莱格尔, S·德米尔 申请人:雷诺股份公司